DE950855C

DE950855C - Werkstoffe fuer Beanspruchungen auf Dauerstandfestigkeit

Info

Publication number: DE950855C
Application number: DEB5425D
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1940-02-27
Filing date: 1940-02-27
Publication date: 1956-10-18

Description

Werkstoffe für Beanspruchungen auf Dauerstandfestigkeit Als die Dauerstandfestigkeit von Stahllegierungen verbessernde Zusätze wurden bisher die Elemente Cr, Mo, V, W, Al, Si, Ti und Zr, einzeln oder gemischt, verwendet. Während ein unlegierter Stahl mit etwa o,i2% C bloß eine Dauerstandfestigkeit von q. bis 5 kg/mm2 bei 500°C besitzt, weist ein molybdänlegierter Stahl mit o,i % C, 0,8% Mn und 0,3% Mo eine Dauerstandfestigkeit von 16 bis i8 kg/mm2 bei 500°C und Cr-Mo-legierter Stahl mit o,z2% C, 0,70/a Cr und 0,3 0/a Mo eine Dauerstandfestigkeit von i8 bis 2o kg/mm2 bei 500'C auf. Bei oberhalb 500° C gelegenen Temperaturen sinken die Dauerstandswerte der angeführten Stähle erheblich ab. Die genannten Zusätze wurden hinsichtlich dieser Eigenschaft besonders dann als wirksam erkannt, wenn ihre Mengen in bezug auf den jeweiligen Kohlenstoffgehalt der Stahllegierungen so bemessen werden, daß ein wesentlicher Teil der Zusatzmengen nicht an Kohlenstoff gebunden, sondern im Ferrit gelöst ist. Mit diesen Feststellungen waren die Mittel und Wege zur Herstellung von Stahllegierungen mit hoher Dauerstandfestigkeit erschöpft.
Bei den in Gang befindlichen Forschungsarbeiten über den Einfluß des Stickstoffs auf Stahl und Stahllegierungen wurde nun überraschenderweise gefunden, daß der Stickstoff schon in ganz geringen Anteilen die Eigenschaft besitzt, die Dauerstandfestigkeit in unlegierten bzw. niedriglegierten, nicht austenitischen Stählen zu erhöhen. Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung unlegierter oder niedriglegierter, nicht austenitischer Stähle mit mehr als o,oi5%, vorzugsweise bis 9,2% Stickstoff, als Werkstoff für Beanspruchungen auf Dauerstandfestigkeit.
Beispielsweise kann ein unlegierter Stahl mit 9,1% C, o, i 5 % Si, o,6"/o, Mn und 0,02310 N2 bereits als dauerstandfest bezeichnet werden, da er bei 500° C eine Dauerstandfestigkeit von 16kg/mm2 besitzt. Ein Stahl mit 9,o5 % C, 9,2%, Si, 9,6% Mn und o,o69% N2 ergab bei der gleichen Prüftemperatur sogar eine Dauerstandfestigkeit von 22 kg/mm2.
Offenbar steigt die Dauerstandfestigkeit mit zunehmendem Stickstoffgehalt.
Durch einen zusätzlichen Gehalt von 9,o3 bis 1,5 0/u Cr oder von 9,o2 bis 1,5 % Ti, das zur Gänze oder teilweise durch V ersetzt werden kann, oder von o,1 bis unter 5% Cr, einzeln oder zu mehreren, kann die durch den Stickstoffzusatz erzielte hohe Dauerstandfestigkeit noch weiter gesteigert werden.
So wurde bei einem Stahl mit 0,040/9C, 0,170/aSi, 9,8% Mn, o,o5% Zr und 9,980/a N2 bei 500° C eine Dauerstandfestigkeit von 26 kg/mm2 festgestellt.
Ein Stahl mit o,o6% C, o, i "/o Si, o,85 % Mn, 0,04% Ti und o,085 % N2 ergab bei der gleichen Prüftemperatur eine Dauerstandfestigkeit von 23 kg/mm2 und ein Stahl mit o,o8% C, 0,3'% si, o,72 0/9 Mn, 9,o5 0/a Ti, 0,32"/o Cr und 0,0830/0#N2 eine solche von 28 kg/mm2. Für Turbinenschaufeln und andere Maschinenteile, wie für Ventile für Brennkraftmaschinen, sind bereits Stähle vorgeschlagen worden, die 5 bis 350/0 Cr neben bis zu o,30/9 N2 enthielten.
Es ist bekannt, daB in diesen Stählen durch den Stickstoff die Festigkeit und Härte in der Wärme erhöht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung unlegierter oder niedriglegierter, nicht austenitischer Stähle mit mehr als o,oi5%, vorzugsweise bis o,20/9 Stickstoff als Werkstoff für Beanspruchungen auf Dauerstandfestigkeit.
2. Verwendung von Stählen, die neben 0,03 bis 1,5% Zirkon, 9,o2 bis 1,5"/o Titan und/oder Vanadin und o, i bis unter 5"/o Chrom, einzeln oder zu mehreren, 0,015 bis 9,2% Stickstoff enthalten, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 i27 245, 2 140 905 ; Ober-hoffer, »Das technische Eisen«, 1936, S. 222; F. Rapatz, »Die Edelstähle«, 4.. Auflage, 1951, S. 261, 262; E. Hondremont, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 1943, S. 899.